Издательство СО РАН

Издательство СО РАН

Адрес Издательства СО РАН: Россия, 630090, а/я 187
Новосибирск, Морской пр., 2

soran2.gif

Baner_Nauka_Sibiri.jpg


Яндекс.Метрика

Поиск по журналу

Прикладная механика и техническая физика

2007 год, номер 4

1.
Конвективные структуры в тонком слое испаряющейся жидкости, обдуваемом воздушным потоком

В. П. Реутов, А. Б. Езерский, Г. В. Рыбушкина, В. В. Чернов
Институт прикладной физики РАН, 603950 Нижний Новгород;
reutov@appl.sci-nnov.ru
Страницы: 3-14

Аннотация >>
Экспериментально и теоретически исследуется развитие конвективных структур в тонком слое испаряющейся жидкости (этанола), находящемся под турбулентным пограничным слоем воздушного потока. В экспериментах изучается эволюция структур при увеличении скорости потока. Обнаружен переход от конвективных ячеек, возникающих в отсутствие обдувания, к конвективным валам, вытянутым в направлении потока. Теоретический анализ выполнен в рамках двумерной модели течения в жидком слое. Граничные условия на поверхности жидкости получены с помощью автомодельных решений для средних полей в воздушном потоке. Проведено численное моделирование возникновения и развития периодической системы валов. Выводы теории сопоставляются с экспериментальными данными.


2.
Конвективная неустойчивость системы горизонтальных слоев слабосжимаемых жидкостей

В. К. Андреев, В. Б. Бекежанова
Институт вычислительного моделирования СО РАН, 660036 Красноярск;
andr@icm.krasn.ru, bekezhanova@mail.ru
Страницы: 15-22

Аннотация >>
Исследована конвективная устойчивость системы двух несмешивающихся жидкостей с близкими плотностями. Плотности жидкостей нелинейно зависят от температуры и давления. Показано, что состояние механического равновесия является неустойчивым. Построены нейтральные кривые и найдены критические значения числа Рэлея. В расчетах использовались значения физических параметров, характерные для различных зон озера Байкал: северной, центральной и южной.


3.
Обтекание турбулентным потоком поперечной каверны с наклонными боковыми стенками. 2. Теплообмен

А. Ю. Дьяченко, В. И. Терехов, Н. И. Ярыгина
Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, 630090 Новосибирск;
terekhov@itp.nsc.ru, yarygina@itp.nsc.ru
Страницы: 23-29

Аннотация >>
Экспериментально исследован конвективный теплообмен в поперечной траншее небольшого удлинения с углом наклона боковых стенок φ = 30 ÷ 90° при нагреве дна, передней и задней стенок полости. Измерены распределения температур в продольных и поперечных сечениях на трех стенках, а также температурные поля на всей нагретой поверхности. Рассчитаны локальные и средние коэффициенты теплоотдачи. Установлено, что наибольшая интенсификация теплообмена имеет место на задней стенке при малых значениях φ. При перестройке одноячейковой структуры основного вихря в каверне в двухъячейковую в случае φ = 60, 70° наблюдается резкое уменьшение теплоотдачи по размаху полости от торцов к центру. При φ = 60° отмечено некоторое увеличение среднего по всей нагретой поверхности полости коэффициента теплоотдачи.


4.
Экспериментальное исследование возвратного течения в передней отрывной области при пульсационном режиме обтекания тела с иглой

В. И. Запрягаев, И. Н. Кавун
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН,
630090 Новосибирск; zapr@itam.nsc.ru, i_k@list.ru
Страницы: 30-39

Аннотация >>
Рассматривается обтекание цилиндрического тела с острой иглой при числе Маха набегающего потока M = 6. Экспериментально подтверждено существование сверхзвукового встречного течения для одной из фаз пульсационного режима течения. Определен диапазон длин иглы, в котором существует область сверхзвукового возвратного потока вблизи ее боковой поверхности. Показано, что при длине иглы, равной диаметру модели, время существования области сверхзвуковой скорости встречного потока составляет 0,15 периода колебаний.


5.
Исследование диффузионной устойчивости пузырьков в кластере

Э. Ш. Насибуллаева, И. Ш. Ахатов
Институт механики Уфимского научного центра РАН, 450054 Уфа;
elvira@anrb.ru
Страницы: 40-48

Аннотация >>
Рассмотрена задача о диффузионной устойчивости газовых пузырьков в одно- и двухфракционном кластере при воздействии на них акустического поля. Для однофракционного кластера численно получены диапазоны значений начальных концентраций газа в жидкости, при которых пузырек вследствие диффузионных процессов, протекающих между ним и окружающей жидкостью, стремится к одному из двух равновесных состояний. Установлено, что двухфракционный кластер стремится стать однофракционным.


6.
Эволюция длинных нелинейных волн на границе раздела расслоенного течения вязких жидкостей в канале

Д. Г. Архипов*,**, Г. А. Хабахпашев*,**
*Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, 630090 Новосибирск
**Новосибирский государственный университет, 630090 Новосибирск;
theory@itp.nsc.ru
Страницы: 49-61

Аннотация >>
Аналитически и численно исследована динамика возмущений границы раздела двух несжимаемых несмешивающихся слоев жидкостей различной плотности при наличии установившегося потока между горизонтальными дном и крышкой. Получено модельное интегродифференциальное уравнение, учитывающее длинноволновые вклады инерций слоев и поверхностного натяжения жидкостей, малую, но конечную амплитуду возмущений и нестационарное трение на всех границах. Приведены численные решения этого уравнения для наиболее характерных нелинейных задач трансформации как плоских волн различной длительности, так и уединенных в пространстве волн.


7.
О фрагментации жидких и жидкопластичных сред при нестационарном деформировании

С. В. Стебновский
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск;
stest@hydro.nsc.ru
Страницы: 62-68

Аннотация >>
На основе качественного анализа результатов проведенных экспериментальных исследований определены основные механизмы разделения на фрагменты полярных жидкостей и жидкопластичных сред при динамическом нагружении. В случае маловязкой жидкости такими механизмами являются термодинамическая неустойчивость пены, гидродинамическая неустойчивость начальных возмущений свободной поверхности и действие капиллярных сил; в случае полярной высоковязкой жидкости — сдвиговая неустойчивость структуры, которая приводит к расслоению среды по линиям локального разрушения структурной вязкости, и действие капиллярных сил; в случае жидкопластичной структурированной среды (геля) — “отколы” в зоне растягивающих напряжений, если время их формирования меньше времени перехода геля в золь, а также термодинамическая неустойчивость пены и действие капиллярных сил после перехода среды в состояние золя.


8.
Динамика паровой оболочки вблизи нагретой частицы, помещенной в жидкость

Н. С. Хабеев, О. Р. Ганиев*
Университет Королевства Бахрейн, 32038 Манама, Бахрейн
*Научно-исследовательский институт механики Московского государственного университета, 117234 Москва;
nail@sci.uob.bh
Страницы: 69-78

Аннотация >>
Применительно к проблеме паровых взрывов исследованы динамика и тепломассообмен парового пузыря, содержащего нагретую частицу. Показано, что существует две стадии процесса: динамическая и термическая. Динамическая стадия характеризуется пульсациями давления и быстрым увеличением толщины парового слоя. Показано, что упрощающие допущения о постоянстве теплопроводности пара и линейности профиля температур в паровом слое приводят к качественно неверным результатам.


9.
Эволюция паровой каверны при взрывном вскипании на пленочном микронагревателе: эксперимент и численное моделирование

Ю. Д. Варламов, Ю. П. Мещеряков*, С. И. Лежнин, М. Р. Предтеченский, С. Н. Ульянкин
Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, 630090 Новосибирск
*Конструкторско-технологический филиал Института гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН,
630090 Новосибирск; varlamov@itp.nsc.ru
Страницы: 79-87

Аннотация >>
Теоретически и экспериментально исследована динамика образования, роста и коллапса паровой каверны при взрывном вскипании жидкостей на пленочных нагревателях под действием импульсных тепловых потоков q =108 ÷ 109 Вт/м2. При описании процесса формирования паровой каверны использованы представления о гомогенном механизме зародышеобразования с учетом влияния уже возникших и растущих пузырей. В основе численного моделирования эволюции паровых образований лежит решение уравнений динамики сжимаемой жидкости с учетом теплообмена, испарения и конденсации. Результаты сопоставления экспериментальных и расчетных данных показали, что предлагаемые модели удовлетворительно описывают закономерности взрывного кипения жидкостей на пленочных нагревателях, в том числе влияние условий теплового воздействия и свойств жидкостей на длительность эволюции каверны и ее размеры.


10.
Моделирование влияния диффузии окружающей среды на длительную прочность полого цилиндра при одноосном растяжении

А. М. Локощенко, В. В. Назаров
Институт механики Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова,
119192 Москва; loko@imec.msu.ru, inmec130@mail.ru
Страницы: 88-93

Аннотация >>
Решена задача о длительной прочности растягиваемой толстостенной трубы, во внутренней полости которой содержится агрессивная среда. Выполнен анализ процесса диффузии такой среды в материал трубы. Предложено приближенное решение уравнения диффузии, основанное на введении диффузионного фронта, и проведена оценка погрешности. Получена зависимость времени разрушения трубы от переменного растягивающего напряжения и концентрации среды, заполняющей ее полость.


11.
Устойчивость прямоугольной плиты при двухосном растяжении

Д. Н. Шейдаков
Южный научный центр Российской академии наук, 344006 Ростов-на-Дону;
sheidakov@mail.ru
Страницы: 94-103

Аннотация >>
На основе трехмерных уравнений нелинейной теории упругости решается задача об устойчивости прямоугольной плиты, испытывающей однородную деформацию двухосного растяжения в плоскости плиты. Лицевые грани плиты свободны от нагрузки, на боковых гранях выполняются специальные граничные условия, позволяющие разделить переменные в линеаризованных уравнениях равновесия. Для трех конкретных моделей несжимаемого материала построены критические кривые и определена область неустойчивости на плоскости параметров нагружения (кратностей удлинений материала плиты в невозмущенном состоянии равновесия). Результаты численных расчетов показывают, что для тонких плит размер и форма области неустойчивости при растягивающих напряжениях слабо зависят от соотношения длины, ширины и толщины плиты. На основе полученных результатов сформулирован простой приближенный критерий устойчивости упругой плиты при растягивающих нагрузках.


12.
Проектирование поперечно-слоистой консоли минимальной массы при ограничении на максимальный прогиб

В. В. Алехин
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск;
alekhin@hydro.nsc.ru
Страницы: 104-110

Аннотация >>
Рассматривается задача оптимального проектирования поперечно-слоистой консоли минимальной массы при заданном ограничении на ее максимальный прогиб из конечного набора упругих однородных изотропных материалов в случае, когда отсутствует полная информация о приложенных к балке нагрузках. Показано, что среди таких нагрузок существует “наихудшая” сосредоточенная нагрузка, равная по величине равнодействующей приложенных к балке сил, для которой прогиб будет максимальным при любом распределении материала вдоль консоли. Получены необходимые условия оптимальности в задаче минимизации массы балки при действии “наихудшей” нагрузки, предложен вычислительный алгоритм синтеза оптимальной консоли и приведен пример расчета.


13.
Зарождение трещины в подкрепленной пластине

М. В. Мир-Салим-заде
Азербайджанский технический университет, AZ1129 Баку, Азербайджан;
irakon63@hotmail.com
Страницы: 111-120

Аннотация >>
Рассмотрена задача механики разрушения о зарождении дефекта типа трещины в подкрепленной пластине. Зародышевая трещина моделируется полосой предразрушения со связями между берегами, которая рассматривается как область ослабленных межчастичных связей материала. Краевая задача о равновесии подкрепленной пластины с зародышевой трещиной сводится к нелинейному сингулярному интегродифференциальному уравнению с ядром типа Коши. Из решения этого уравнения найдены усилия в полосе зарождения трещины. Рассмотрен случай напряженного состояния, когда в пластине имеется периодическая система полос предразрушения.


14.
К решению одной задачи механики разрушения

М. В. Гаврилкина, В. В. Глаголев, А. А. Маркин
Тульский государственный университет, 300600 Тула;
awakeningmaria@mail.ru, vadim@tsu.tula.ru, markin@uic.tula.ru
Страницы: 121-127

Аннотация >>
Рассматривается модель процесса разделения типа нормального отрыва, основанная на введении слоя взаимодействия. Данный слой определяется как область локализации процесса разрушения. Напряженно-деформированное состояние материала слоя однородно в поперечном сечении слоя. Исследуется деформирование двухконсольной балки, ослабленной вырезом, ширина которого равна толщине слоя взаимодействия. Задача решается в линейно-геометрическом приближении. Выполнены оценки толщины слоя взаимодействия, предложен метод решения поставленной задачи.


15.
Динамическое деформирование термовязкоупругого стержня треугольного сечения в связной постановке

А. Д. Чернышов
Воронежская государственная технологическая академия, 394000 Воронеж;
chernyshovad@mail.ru
Страницы: 128-143

Аннотация >>
Для связной модели термовязкоупругого стержня, поперечное сечение которого представляет собой равносторонний треугольник, получено два точных решения в случаях, когда на боковой поверхности стержня заданы нормальное перемещение и касательное напряжение или касательное перемещение и нормальное напряжение. Вводится безразмерный параметр R0, по значению которого можно судить о целесообразности учета связности в постановке задачи. Приведены формулы для скоростей и длин температурной, сдвиговой и продольной волн, которые могут быть использованы в экспериментах для определения физических параметров термовязкоупругого материала.


16.
Термодинамика упруго-неупругого процесса при конечных деформациях

А. А. Роговой
Институт механики сплошных сред УрО РАН, 614013 Пермь;
rogovoy@icmm.ru
Страницы: 144-153

Аннотация >>
Кинематические соотношения, описывающие процесс упруго-неупругого деформирования, совпадающие по форме с известным разложением Ли, но свободные от недостатков последнего, распространены на случай термоупруго-неупругого процесса при конечных деформациях. Рассмотрены ограничения, накладываемые на кинематику принципом объективности. Получены вытекающие из законов термодинамики соотношения для напряжений и энтропии, построено уравнение теплопроводности.


17.
Вклад точечных дефектов в температурную аномалию предела текучести в монокристаллах сплава Ni3Ge

Ю. А. Абзаев
Томский государственный архитектурно-строительный университет, 634003 Томск;
Abzaev@tsuab.ru
Страницы: 154-161

Аннотация >>
Исследована температурная зависимость предела текучести τ* монокристаллов Ni3Ge. Установлено, что температурная зависимость τ*(T) в высокотемпературной области (свыше 420 К) обусловлена термоактивированным накоплением плотности невинтовых компонентов сверхдислокаций. Проведен анализ взаимодействия точечных дефектов с краевыми дислокациями и его влияния на температурную аномалию предела текучести монокристаллов Ni3Ge. Результаты расчетов удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными.


18.
Структурный подход в задачах предельного равновесия хрупких тел с концентраторами напряжений

В. И. Смирнов
Петербургский государственный университет путей сообщения, 198103 Санкт-Петербург;
smirnov@VS13866.spb.edu
Страницы: 162-172

Аннотация >>
Обсуждаются варианты формулировки двумерного критерия разрушения. Анализируются возможные способы определения значения структурного параметра разрушения. Проведено сравнение теоретических оценок с экспериментальными данными и с результатами, полученными с использованием альтернативных критериев.


19.
Расчет напряженно-деформированного состояния анизотропной пластины с эллиптическим отверстием и тонкими жесткими включениями

В. Н. Максименко, С. А. Зорин
Новосибирский государственный технический университет, 630092 Новосибирск;
kimt@ngs.ru
Страницы: 173-180

Аннотация >>
Исследуется напряженно-деформированное состояние анизотропной пластины с эллиптическим отверстием, содержащей тонкие абсолютно жесткие криволинейные включения. Строятся общие интегральные представления решения задачи, автоматически удовлетворяющие краевым условиям на контуре эллиптического отверстия и на бесконечности. Неизвестные плотности, входящие в потенциальные представления решения, определяются из граничных условий вдоль линий жестких включений. Задача сводится к системе сингулярных интегральных уравнений, которая решается численно. Исследуется влияние анизотропии материала пластины, степени эллиптичности отверстия, геометрических характеристик жестких включений на концентрацию напряжений в пластине. Проводится сравнение полученных численных результатов с известными аналитическими решениями.